Qu'est-ce que la fréquence dans l'électronique?

Cela flotte dans mon esprit depuis un moment, tout a une fréquence. Comme un convertisseur DC-DC, ma portée est de 100 MHz (je sais que c'est une bande passante mais elle a l'unité de fréquence). Je comprends qu'un Astable 555 a une fréquence qui est la marque et l'espace-temps en fonction des valeurs du capuchon et des résistances. Et puis vous avez l'utilisation d'un filtre passe-bande qui peut filtrer différentes fréquences, alors de quoi s'agit-il? Comment un courant continu a-t-il une fréquence? Et la relation entre la bande passante et la fréquence car ils ont les mêmes unités.

La fréquence est l'inverse du temps pour la répétition d'événements. Si un seul cycle de votre réseau dure 1/50 de seconde (0,02 seconde), alors il y aura 50 cycles par seconde (1 / 0,02). Nous disons que la fréquence est de 50 Hz.
L'unité de fréquence est le Hertz (Hz). 1 Hz est égal à 1 cycle par seconde, un nom plus ancien (cps). C'est une unité pratique, même pour les cycles très courts que nous utilisons, avec un préfixe: MHz, GHz. Pour les cycles plus longs (proches ou supérieurs à 1 Hz), nous utilisons parfois la minute comme unité: une fréquence cardiaque de 70 battements par minute (BPM), un réglage du métronome de 100 BPM.
Des cycles encore plus longs sont souvent exprimés comme une période de temps (1 / fréquence).

Chaque système a ses (plages de) fréquences typiques. Un rythme cardiaque sera d'environ 1-2 Hz, et la fréquence de résonance d'un trampoline est également de l'ordre de 1 Hz. Les ondes radio ont une large gamme de fréquences: 30 kHz (pour une longueur d'onde correspondante de 10 km) est VLF (très basse fréquence), tandis que le magnétron d'un four à micro-ondes "émet" à 2,45 GHz. Et bien que 30 kHz soit faible pour la radio, c'est déjà bien au-delà de ce que nous pouvons percevoir acoustiquement.

Une fréquence plus élevée (piste supérieure dans l'image) d'un signal sera affichée sur un oscilloscope comme une répétition plus rapide qu'une fréquence inférieure (piste inférieure).

Le "courant continu" (DC) en tant que tension constante a une fréquence de 0 Hz.

La bande passante indique une gamme de fréquences allant de la limite inférieure à la plus élevée. Si votre oscilloscope peut gérer des signaux de DC (0 Hz) jusqu'à 100 MHz, sa bande passante est de 100 MHz - 0 Hz = 100 MHz.

La fréquence, au sens générique, est la vitesse à laquelle quelque chose se répète. Habituellement mesurée en "répétitions par seconde", ou Hertz (Hz). Ma montre fonctionne à 1 Hz. J'arrose ma pelouse à un taux de 0,00000386 Hz. Et mes clignotants de voiture clignotent à environ 0,5 Hz. C'est tout! Bien sûr, les choses deviennent un peu plus complexes lorsque l'on considère ce qui se répète exactement. Mais la "fréquence" est vraiment aussi simple que cela.

Un oscilloscope, ou filtre passe-bande, est généralement évalué en Hz et fait référence à la fréquence d'un signal qui peut (ou ne peut pas) le traverser. Dans ce contexte, il s'agit d'une onde sinusoïdale .

Quelque chose comme un 555, ou un autre circuit de type signal d'horloge, parle de la fréquence à laquelle le signal change.

Le terme "DC" est souvent utilisé abusivement, alors ne le prenez pas trop au sérieux. La plupart du temps, il s'agit d'une alimentation qui produit une tension constante. Mais cela pourrait aussi faire référence à tout ce qui émet un signal qui n'est qu'une tension positive. Ou bien, cela pourrait se référer à un signal qui est une tension "principalement constante". Mais, si le signal est vraiment immuable, il a une fréquence de zéro.

La bande passante et la fréquence ont une relation - de la même manière qu'une voiture et une balle de baseball sont liées (elles sont toutes deux mesurées en miles par heure).

Comme il est indiqué dans la réponse ci-dessus, la fréquence est la mesure de la répétition d'un événement. Comme vous avez posé plus d'une question sur la fréquence, permettez-moi de décrire ce que cela signifie dans différents contextes.

Onde sinusoïdale

Dans ce cas, la fréquence est le nombre de pics positifs (ou négatifs) dans le signal en une seconde. L'onde sinusoïdale est un exemple des ondes associées à l'alimentation en courant alternatif. Ainsi, une alimentation CA avec une fréquence de 60 Hz signifie que l'onde sinusoïdale de sa tension se répète 60 fois par seconde. Un signal CC (il ne change pas avec le temps) aurait une fréquence de 0 Hz.

L'onde sinusoïdale est beaucoup plus utile et significative en dehors du domaine de l'alimentation AC. En fait, nous pouvons classer les signaux en deux parties, à savoir périodiques (signaux qui répètent un motif au fil du temps) et apériodiques (signaux qui ne se répètent pas dans le temps).

Une onde sinusoïdale est le signal périodique le plus fondamental. En effet, il n'a qu'une seule fréquence qui lui est associée. Nous pouvons représenter tous les signaux périodiques et apériodiques en utilisant une combinaison d'ondes sinusoïdales de fréquences différentes. Un signal périodique est constitué d'une fréquence fondamentale et de fréquences harmoniques. Par exemple, une onde carrée avec une fréquence de 100 Hz signifie en fait qu'elle a une fréquence fondamentale de 100 Hz et que les fréquences harmoniques (toujours un multiple entier de la fréquence fondamentale) sont 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz ... etc. Les fréquences associées aux signaux apériodiques nécessitent un peu plus impliqué une discussion, donc je ne l'inclurai pas ici.

Filtres

Un filtre (électronique) est un appareil qui "filtre" littéralement les fréquences. Par exemple, si un filtre dit qu'il s'agit d'un filtre passe-bas (LPF) avec une fréquence de coupure de 1 KHz, cela signifie que toute onde sinusoïdale venant à son entrée atteindra la sortie si et seulement si sa fréquence est inférieure à 1 KHz. Donc, si nous passons une onde carrée de 10 Hz à travers ce LPF, à la sortie, nous ne verrons que les harmoniques de l'onde carrée qui sont inférieures à 1000 Hz (100 harmoniques).

Si nous n'incluons pas toutes (infinies pour l'onde carrée) les harmoniques (ondes sinusoïdales) et les additionnons avec l'onde sinusoïdale de fréquence fondamentale, nous n'obtiendrons pas une onde carrée. Mais, l'onde résultante serait une approximation de l'onde carrée. Ainsi, la production d'une onde carrée précise de n'importe quelle fréquence est pratiquement impossible.

Convertisseur DC-DC

Je pense que c'est votre principal sujet de question, comment une "chose" DC peut avoir une fréquence. En fait, un convertisseur DC-DC utilise une onde carrée (essentiellement un interrupteur qui s'allume et s'éteint de façon répétée) pour convertir une tension continue (ex. 5V) en une autre tension continue (ex. 20 V). Ainsi, la fréquence du commutateur qui est utilisée pour exécuter cette fonction (conversion DC-DC) est connue comme la fréquence du convertisseur DC-DC.

Bande passante et fréquence

Revenons à nouveau au filtre. Nous venons de voir ce que fait un LPF. il existe d'autres types de filtres; filtre passe-haut (HPF), filtre passe-bande (BPF) et bien d'autres. Pensons à BPF. Un BPF a la propriété de n'autoriser que les fréquences (ondes sinusoïdales) qui sont dans une plage de valeurs fixe. Un BPF avec des fréquences de coupure de 100 Hz et 5 KHz, ne transmettra que les fréquences de cette bande de plage. Nous pouvons donc dire que la «bande passante» de notre filtre est (5000 - 100 = 4900 Hz. Même un LPF peut avoir une bande passante qui est égale à la fréquence de coupure elle-même.

La bande passante est un terme utilisé dans beaucoup plus de contexte que les filtres. Une explication plus générale et plus vague est la vitesse à laquelle un appareil peut fonctionner (donc si cet appareil est un filtre, quelle est la coupure supérieure de ce filtre, en supposant que nous ne nous soucions pas de la coupure inférieure).

Fréquence dans les ordinateurs

Je sais que vous ne l'avez pas demandé, mais c'est aussi un bon endroit pour couvrir ce sujet. Qu'est-ce que cela signifie lorsque vous dites que j'ai un ordinateur à 3 GHz?

Un ordinateur possède un CPU qui effectue toutes les opérations mathématiques et logiques à l'aide de circuits numériques. Chaque opération dans le CPU est divisée en une ou plusieurs instructions. Ces instructions sont ensuite traitées en plusieurs étapes. chaque étape du traitement des instructions prend un certain temps et l'étape qui prend le plus de temps décide de la fréquence du processeur. donc si une étape CPU qui prend le temps maximum = 1 ns (nano seconde = 0.000000001 seconde), alors nous pouvons exécuter ce CPU à 1 GHz (1/1 ns). Il s'agit d'une explication très basique d'un concept très complexe, il n'est donc pas trop précis et diffère selon les différents processeurs.

Nous vivons dans une mer de molécules et d'atomes, etc., quand une antenne émettrice crée une onde de fréquence, elle fait en fait comme un coup du lapin (simplement, PAS TECHNIQUEMENT) dans cette mer d'atomes et de molécules, comme une vague, et quand nous parlons de fréquence dans un circuit, un fil, avec des caractéristiques électriques, nous entendons généralement un courant alternatif, AC, comme son nom l'indique, il alterne entre positif et négatif créant ainsi une onde sinusoïdale et peut être appelé une fréquence.

Pas beaucoup de différence cependant avec la transmission TX, quand on les regarde généralement.

Imaginez quand un émetteur veut envoyer un signal, il envoie un coup de fouet ondulant, qu'il soit omnidirectionnel ou en forme d'éventail, il pénètre tout sauf les matériaux ferreux, qui le redirigent ou le réfléchissent en fonction du matériau ou de la fréquence.
Imaginez à nouveau le coup du lapin, si vous bougez vos mains à plusieurs reprises et rapidement vous créez une haute fréquence, et si vous la déplacez lentement, une basse fréquence.
Regardez le coup du lapin, un coup rapide a une portée plus courte et un coup lent a une portée plus longue.